BMW M4 GTS は素晴らしい自動車です。 単に速いだけでなく、合法的に速く、S55 は GTS で「通常の」M4 よりもはるかにアグレッシブです。 これの一部は、高負荷と RPM の下でのインテークマニホールドへの高圧水噴射の使用にかかっています。 これにより、ブーストを 11 まで上げることができます (17.2 psi から 21.6 psi まで – 最大ブースト圧が約 26% 増加します)。
ウォーター インジェクション (または、ノー ノック – ノック) の利点
しかし、なぜ水を注入するのですか？ 水は圧縮できません (ただし、自動車のエンジンでは圧縮できません)。 なぜ水が良いのかを理解する鍵は、空気と燃料の混合気の点火中にシリンダー内で何が起こるかを知ることです. 理想的には、吸気（下向き）行程中に空気と燃料がシリンダー内で混合されます。 ガソリン エンジンの空燃比は、理想的な条件下では、「化学量論」として知られる 14.7 部の空気と 1 部の燃料である必要があります。 負荷と RPM が増加するにつれて、混合気はよりリッチになり、化学量論よりも多くの燃料が空気に供給されます。 そして、それがより豊かになる理由は、「ノック」を防ぐためです.
では「ノック」とは？ ノックとは、適切な時間の前に、空気/燃料混合物が制御されず/望ましくない点火することです。 通常の状態では、点火プラグの電極は、圧縮行程 (ピストンの上方への動き) でピストンが上死点 (TDC) に達する少し前に発生する高電圧充電を受けます。
それはどのように機能しますか?
すべてが計画どおりに進むと、電極と地面の間の電気的な「火花」が空気と燃料の混合気の点火を引き起こします。 点火が正しく行われると、燃料と空気の混合物が燃料を消費する「火炎面」を作り出すことができます。 混合気の燃焼によって生成されたガスが膨張し、ピストンを押し下げます – パワーストローク (ピストンが TDC に達した後)。
物事が計画通りに進まない場合、燃焼室の圧力 (および温度) により、空気と燃料の混合物が制御不能に点火されます。 これは、混合気が点火する前に、または計画された点火炎の前線とは逆に発生する可能性があり、その場合、シリンダーのコンポーネント (読み取りベアリング) は、非常に有害な応力を受けます。
また、実行される作業が少なくなり、効率が低下することも意味します。 これらの異常なイベントは、圧力と温度がシステムの効果的な制御能力を超えたときに発生します。 圧縮比、チャージ温度、使用する燃料のオクタン価が要因となります。
また、RPM が上昇すると、点火タイミングを進める必要性が高まり (TDC の前にスパークが発生する必要があります)、必要な燃料のオクタン価が上がります。 これらすべてが空気/燃料混合物の適切な点火を複雑にし、燃焼混合物のターボ/スーパーチャージを追加すると、本当に獣を突き刺します.
ウォーターインジェクションの歴史
1930 年代初頭、Harry Ricardo は過給された燃焼室で「ノック」を制御する方法を検討しました。 の ヒュー・マキネスの著書「ターボチャージャー」、(HP Books – © 1978)、Ricardo の調査により、混合気を濃くする (追加の燃料を追加する) 上限を決定すると、ノックが確実に発生することが示されています。 しかし、水の細かい霧を噴射すると、熱が吸収され、燃焼室内の圧力が高くなることが判明しました。 したがって、ウォーターインジェクションの有用性。 (そして、水/メタノール噴射は、第二次世界大戦中に BMW の 801 ラジアル航空機エンジンのバリエーションで使用されました。)
BMEPとは何ですか？
ブレーキ平均有効圧力または BMEP (BEE-mep と発音) と呼ばれるエンジン効率の測定値があり、これはエンジンの効率性を示す指標です。 強力なエンジンを製造することも重要ですが、エンジンが強力で効率的であれば、はるかに優れたものになります。
BMEP は、エンジン トルクに 4 ストローク エンジンの定数 150.8 (立方インチあたり 1 lb-ft のトルク出力を表す) を乗じて計算し、それをエンジン排気量 (立方インチ) で割ったものです。 もちろん、この式はメートル法で表すことができます。
BMEP は、観察された馬力出力を生成する各パワー ストロークの平均圧力を表します。 数値が高いほど、エンジンの効率が高くなります。 たとえば、現行世代のカマロで使用されている自然吸気の GM スモール ブロック LT1 は、376 立方インチの排気量で 455 lb-ft のトルクを生成します。 BMEP は約 186.5 psi です。
322 lb-ft のトルクを発生し、183 立方インチの排気量を発生した BMW N55 バリアントの BMEP は約 273.6 psi であり、406 lb-ft のトルクを発生する S55 の BMEP は約 334.6 psi です。 M4 GTS 用に調整された S55 は、442 lb-ft のトルクを発生し、BMEP は約 364.2 psi です。
M4 GTS の S55 は、N55 よりも 33% 大きい BMEP を備えています – 通常の N55 および S55 よりも合計ブーストを増加させることによって。 したがって、M4 GTS ではウォーター インジェクションが必要になります。 これらはどれも非常にパワフルで効率的なエンジンですが、特に M4 GTS で使用されている S55 はそうです。 (参考までに、GM LT1 も前かがみではありません。NA エンジンの場合、LT1 の BMEP は非常に優れています。)
BMWのウォーターインジェクションの実装
BMW は、インテークマニホールドに 3 つの水噴射サイトを追加し、車の可能性を最大限に活用するために満たす必要がある車の後部にタンクを追加しました。 問題を防ぐために、外気温が華氏 41 度を下回ると、車は最大ブーストを発生できなくなります。 さらに、使用後にインジェクターへのラインを完全に排水するために、水注入用のポンプはリバーシブルです。
水注入 (および水/メタノール注入) はチューナーのアフターマーケットで何十年も使用されてきましたが、BMW のエンジニアがこの古いホットロッドのトリックを真にプロフェッショナルな方法で使用しているのを見てうれしく思いました。
[Images: BMW]